人乳营养组分及其在婴幼儿发育中的作用研究进展

揭 良，苏米亚

（乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436）

人乳是满足婴儿生命最初阶段所有营养需求的第一和唯一的食物来源，被公认为婴儿生长、发育和健康的最佳营养形式。人乳是一种特殊的生命营养液体，与婴儿配方乳粉有很大不同，是婴幼儿配方乳粉母乳化的黄金标准。人乳是由进化形成的，它含有必要的营养和生物活性成分，不仅提供营养，而且能促进婴幼儿发育和食欲，以及预防传染性和非传染性疾病[1]。因此，长期以来对人乳组分的定性和定量研究一直是科学家研究的热点。研究发现，人乳对婴幼儿健康和认知的影响贯穿其整个生命周期。长时间的人乳喂养可以预防在成长时期胃肠道和呼吸道疾病、特异反应、超重和肥胖等疾病的发生[2]。

对人乳组分性质的研究大约从20世纪初就已经开始进行，包括对婴儿充分发育所必需的化合物（如抗体、激素和营养素）的研究[3]。然而，这些研究大多只集中于选定的特定人乳组分。由于之前可用的传统分析方法效率低且耗时，在获取人乳综合成分信息方面的进展受到了限制。因此充分认识母乳喂养、人乳组分营养与婴儿需求很有必要。如一些人乳组分是由乳腺合成的，而另一些则来自母亲的血液、脂肪组织或饮食。母亲的健康状况、吸烟状况和肥胖会影响特定的人乳组分[4]。分析方法方面的最新进展和营养组学的引入促进人乳组成研究的发展，使得更多研究关注特定人乳组分营养和生物活性成分对婴儿生长和发育的影响。本文全面介绍人乳组分营养及其对婴幼儿发育的影响。

1 人乳中宏量营养素

1.1 碳水化合物

人乳中的宏量营养成分比较稳定，主要包括水（87%）、乳糖（7%）、脂肪（3.8%）、蛋白质（1%）等组成成分[5]。乳糖是人乳中碳水化合物的主要形式，平均含量为6.2 g/100 mL，比牛乳和其他哺乳动物乳约高50%，因此非常适合快速发育的婴儿大脑的高能量需求[6]。乳糖通过增加钙、铁和锌等矿物质的吸收来增强婴儿的营养[7]。在婴儿时期，人乳中高达98%的乳糖被乳糖酶水解为葡萄糖和半乳糖，少部分乳糖在结肠中进行生理发酵，产生有益的短链脂肪酸，从而调节肠道微生物群[8]。

人乳中碳水化合物的另一种存在形式是人乳寡糖，约占人乳碳水化合物的20%，是一个结构多样的非共轭聚糖家族。大量研究表明，人乳寡糖是继乳糖和脂类之后母乳中含量最丰富的组分[9]。人乳中寡糖含量为0.5～2.0 g/100 mL，受泌乳期、母乳营养状况和环境等影响。人乳寡糖在母乳喂养婴儿的正常发育中发挥着重要和独特的作用。婴儿肠道微生物可以利用人乳寡糖作为碳水化合物来源。研究表明，大多数人乳寡糖会通过粪便排出，但一部分人乳寡糖被肠道生理发酵或血浆吸收到血液循环中，并随尿液排出，人乳寡糖表现出抗菌、抗病毒活性、益生元效应、黏膜屏障成熟和病原体识别调节等作用[10]。研究发现，婴儿对人乳寡糖的吸收可能很大程度上取决于寡糖的化学结构，如岩藻糖基或唾液酸基等单元的存在[9]。最近的研究表明，母乳中特定寡糖（2’-岩藻糖、新四糖）的含量与其婴幼儿前5 年的身高和体质量之间存在相关性[11]。人乳寡糖也可能影响婴幼儿神经发育，最近的研究表明，出生1 个月后高含量2’-岩藻糖的母乳喂养与2 岁时婴幼儿较高的认知发展相关[12]。

1.2 脂肪

脂肪是人乳中的重要营养组分，不仅有丰富的能量，而且含有必需脂肪酸、脂溶性维生素和婴儿生长所必需的激素。脂肪占母乳的3%～5%，但为婴儿提供了超过50%的能量需求，支持婴幼儿中枢神经系统的发育和成熟，改善其免疫功能和炎症反应[13]。人乳脂是一种主要由复杂的天然脂质组成的混合物，为婴幼儿提供了一种独特的输送脂质的形式，即乳脂肪球。乳脂肪球的分泌进化旨在为哺乳动物提供最优质的脂质。研究最多的是包含98%人乳脂的乳脂肪球核心，它含有超过200 种脂肪酸和400 种甘油三酯[14]。另外2%还有许多复杂的脂类，包括甘油磷脂、鞘脂、固醇脂等，它们都以独特的分子构型和结构排列。乳脂功能的多样性不仅取决于甘油三酯，正是由于乳脂肪球结构的复杂性使得人乳脂区别于其他植物或动物来源的脂质。研究表明，婴幼儿大脑发育和神经认知也依赖于这些复杂的极性脂质[15]。Gurnida等[15]通过喂养添加人乳极性脂质的婴幼儿配方食品，发现与人工喂养未添加人乳极性脂质的婴幼儿配方食品相比，人工喂养添加人乳极性脂质的婴幼儿配方食品，婴幼儿大脑和神经认知评分更接近纯母乳喂养婴幼儿。人乳中较高的脂质含量与婴儿的肥胖、身体质量指数增加有关[16]。脂质是人乳中较易变化的成分，其含量和组成受多种因素影响，如哺乳期、饮食和个体差异[17]。

人乳脂中含有脂溶性维生素及为母乳提供风味的风味物质，起到调节婴幼儿食欲的作用。人乳脂的一些特性与其他天然脂质明显不同，如与植物油（通常用于婴幼儿配方粉）和其他哺乳动物的乳脂相比，棕榈酸在人乳脂中分布特性被证明对婴儿的生长具有独特而有价值的功能[18]。

1.3 蛋白质

人乳中的蛋白质是婴儿机体生长发育最基本的营养物质，主要由酪蛋白和乳清蛋白、酶、内源性多肽和黏蛋白组成。人乳中蛋白质含量为0.7～1.6 g/100 mL，受泌乳期的影响很大，随着泌乳期的延长，蛋白质含量逐渐下降[19]。研究表明，泌乳过程中乳中蛋白质含量不断变化是为了满足发育中的母乳喂养婴儿的需要[20]。人乳中的蛋白质对婴幼儿的生长发育极其重要，主要体现在提供营养和免疫调节作用两方面。营养方面表现为人乳蛋白更容易消化吸收，生物可利用性高。研究发现，与母乳喂养的婴儿相比，婴儿配方乳喂养的婴儿蛋白质摄入量更高，以达到婴儿的需求[12]。同时人乳蛋白质摄入在婴儿体质量增加中起着重要作用，与配方乳喂养的婴儿相比，母乳喂养的婴儿较瘦，生长更慢，这可能有助于降低生命后期的肥胖风险[21]。正是基于这些研究发现，最新国家婴幼儿配方乳粉标准GB 10765—2021《食品安全国家标准 婴儿配方食品》降低了蛋白质的指标。其次是蛋白质的免疫作用。研究表明，母乳喂养婴幼儿比人工喂养的婴幼儿更健康，胃肠道感染及其他感染性疾病、过敏性疾病发生率均较低[22]。母乳喂养的免疫力很大程度上来源于母乳中丰富的蛋白质，如α-乳白蛋白、乳铁蛋白、免疫球蛋白和酶等[23-24]。

2 人乳中微量营养素

维生素、矿物质和微量生物活性成分是与婴儿生长发育相关的过程所必需的。纯母乳喂养婴儿的微量营养素状况取决于母乳摄入量和胎儿时期体内的积累。人乳中的矿物质和维生素含量受乳母饮食结构的影响。铜、铁、锌和钙是母乳矿物质调查中关注度最高的几种矿物质，而磷、硒、锰、镁、氯、钠和钾关注度相对较低。锌是婴幼儿生长和发育的必需元素，是体内300多种代谢酶的组成成分，在遗传物质的合成和基因表达以及细胞分裂、上皮完整性和细胞免疫方面发挥着关键作用。锌还与大量营养素的代谢、生长激素的合成以及参与骨生长和代谢的激素有关[25]。人乳中锌的含量差异较大（0.5～4.7 mg/L）[26]。研究发现，6 月龄以内纯母乳喂养婴儿体内锌含量平衡，锌营养状况较佳，6 月龄后，单纯从母乳摄取锌可能不能满足婴儿需求[27]。铜是婴幼儿膳食中的必需痕量元素，是酶系统和非酶系统细胞代谢的必需物质。同时铜对结缔组织的形成是必要的，还对铁的释放和储存至关重要，因此，铜的缺乏会导致铁水平较低，进而导致贫血、骨骼缺损和腹泻等[28]。人乳中铜含量约为350 μg/L，在母乳喂养的婴儿中铜缺乏很少见。铁是几乎所有生命器官的必需元素，人体内的铁始终与蛋白质结合在一起，起储存和运输氧气的作用。同时铁还具有调节免疫、代谢和神经递质的功能[29]。由于妊娠期间积累的铁随着时间的推移而耗尽，婴儿逐渐开始依赖于饮食中来源的铁。人乳中铁的含量较低（0.2～0.5 mg/L），不过人乳中的铁生物利用度很高，达50%以上[30]，因此可以弥补人乳铁含量较低的缺点。同时，健康的足月婴儿在出生后前6 个月通常有足够的铁储备，因此6 月龄内纯母乳喂养的婴儿缺铁性贫血发生率较低[31]。婴幼儿体内99%的钙在骨骼结构基质中，还有1%以生理活性游离钙的形式存在于细胞液和细胞外液中。钙是细胞内的第二信使，负责调控激素信号传导，并调节酶功能。人乳中的钙含量为194～268 mg/L，随着泌乳期的延长缓慢下降[32]。

人乳维生素调查中关注度最高的是VD。作为一种脂溶性维生素，VD主要存在于人乳脂中。关于VD对婴幼儿健康影响的研究，除了VD缺乏会导致营养性佝偻病，导致骨骼畸形、生长障碍和运动迟缓。临床研究也证明，VD在维持免疫功能、预防糖尿病和癌症等疾病方面有潜在作用[33]。和其他营养素不同的是，婴幼儿靠饮食摄入和日晒来维持VD摄入量充足。人乳中的VD含量为0.003 6～0.096 0 μg/100 kJ，相对较低[26]。人乳中的VD含量与乳母血液的VD含量有关[34]。而乳母血液中VD的含量受季节变化和乳母膳食的影响。人乳中的VD含量在夏季时会增大10 倍[35]。人乳中VD的活性主要来自25-羟维生素D，对于将VD转化为25-羟维生素D的肝功能发育还不完善的母乳喂养新生儿来说，人乳中的VD更能满足婴儿的生长发育需求。

人乳除了提供各种常量营养素、矿物质、维生素外，还提供许多生物活性化合物，包括生长因子、激素、抗菌及免疫成分等（表1），这些组分的存在有助于婴幼儿预防感染和炎症、促进发育和耐受性、胃肠道成熟发育、减少过敏及心血管疾病的发生风险[36-41]。

表1 人乳中生物活性化合物及其功能Table1 Bioactive compounds in human milk and their functions

3 人乳中微生物

传统上认为人乳是无菌的，然而，最近的研究表明，人乳中含有少量微生物群，包括细菌、病毒和真菌[42]，这些微生物有助于婴儿口腔和肠道微生物群的形成。大量研究结果表明，理想的肠道菌群是健康的基石。生命早期的菌群结构正常与否会影响其一生的健康，超重、肥胖、免疫、代谢综合征以及慢性炎症等问题，都可能是由于早期菌群结构的异常引起的[43]。人乳中的微生物具有促进有益菌定植、抑制有害菌生长、改善肠道健康、调节免疫系统等多种有益作用[44]。同时很多研究已经表明，母乳喂养婴儿粪便和母亲粪便中的双歧杆菌密切相关，母亲肠道菌群的结构和成分可以传递给婴儿，而且母亲是婴儿肠道菌群的关键来源[45]。因此了解母乳微生物对认识婴儿肠道菌群及其建立很重要。

最初对健康母亲母乳细菌多样性的描述是基于使用培养基分离筛选[46]。非培养分子技术的应用，特别是基于16S rRNA基因的分子技术的应用，使得对人乳微生物组的生物多样性进行补充评估成为可能。人乳中含有的微生物主要为葡萄球菌属、链球菌属、乳酸杆菌属及双歧杆菌属[47]。一项针对中国母亲母乳的研究发现，链球菌属及葡萄球菌属是人乳中的主要微生物，而双歧杆菌和乳酸菌数量较低[48]。人乳也被证明是婴儿肠道活双歧杆菌的来源[45]。人乳中微生物群可能因个体和哺乳期妇女的健康状况而不同。研究发现，来自乳母肠道的 一些细菌可以利用单核免疫细胞首先在乳腺定植，然后通过母乳喂养在婴儿肠道定植[12]。如果进一步的研究证实了这些发现，将意味着调节乳母肠道菌群可以对婴儿的健康产生直接影响，为细菌治疗和益生菌开辟了新的前景。

4 结 语

人乳含有全面、丰富的营养素，可以满足出生后6 个月内婴儿的全部营养需求。随着分析技术和评估技术的发展和深入，对人乳的研究已到了结构和功能的深入研究阶段。人乳影响婴儿短期和长期健康的复杂机制仍有待阐明。为全面了解婴幼儿营养需求，达到建立婴幼儿健康标准的目的，未来人乳研究的方向应依然立足于人乳成分研究，全面探索人乳的功能和活性成分。